浅析生经管类生开设数据挖掘课程教学探索

论文导读：
[摘 要] 数据挖掘作为一门新兴技术，在各行业中获得越来越广泛的应用。在分析经管类专业本科生开设数据挖掘课程的必要性和可行性的基础上，讨论了课程在教学过程中存在的问题和设置的教学目标，着重从教学内容和实验环节上探索了数据挖掘课程的具体教学方案及其实施。
[关键词] 经济与管理；本科生；数据挖掘；教学探索
[] A [文章编号] 1005-4634（2013）04-0082-03
0 引言
数据挖掘技术能从大量数据中发现和学习有价值的和隐藏的知识，因而近年来在国内外受到极大重视，在电信业、零售业和银行业等生产大数据的行业中正获得越来越广泛的应用。因此，近几年数据挖掘这门课程已越来越多的走进了高校课堂。但是，数据挖掘又是一门综合性较强的交叉学科，它涉及到统计学、数据库技术、数据仓库、人工智能、机器学习和数据可视化等学科知识，对学生的专业知识背景和前期所学课程有较高的要求，这在一定程度上限制了数据挖掘作为一门既有理论价值又有实践价值的学科的应用和推广。笔者结合自己的教学实践研究经管类专业本科生开设数据挖掘课程的教学探索。
1 经管类专业本科生开设数据挖掘课程的必要性和可行性分析
从经管类各专业的培养目标角度分析。以南京邮电大学经管类专业为例，该专业包含信息管理与信息系统、电子商务、市场营销、经济学和工商管理等专业，这些专业的培养计划都把培养学生具备市场分析、经营和管理决策能力作为专业的基本培养要求之一。数据挖掘作为商务智能的核心技术，是辅助管理者进行决策分析的有效工具，在激烈的商业竞争中发挥的作用越来越大。因此，为经管类专业本科生开设数据挖掘课程可以更好地实现专业培养目标。
从经管类专业本科生的就业角度分析。经管类专业本科生毕业后，有相当一部分同学会从事营销岗位或者信息管理、网站设计与维护等技术岗位。对于从事营销岗位的同学来说，由于现在的市场营销概念已经发展到精细营销理念，即企业恰当而贴切地对自己的市场进行细分，对各种客户群进行深入的分析和定位，并根据不同的客户群特点，采取精耕细作式的营销操作方式，将市场做深做透，进而获得预期效益。数据挖掘技术是实现精细营销的重要工具；对于从事技术岗位的同学来说，学习数据挖掘课程，掌握数据挖掘的思想和方法对培养学生的系统思维和解决实际问题的能力、提高学生的信息素养很有必要。因此，学习数据挖掘课程对学生未来的工作也是非常有帮助的。
数据挖掘是一门交叉学科，课程理论性强，且对学生的计算机基础要求较高。经管类专业只有信息管理与信息系统、电子商务两个专业开设了较多的计算机课程。但是所有经管类专业都开设了统计学必修课程和数据库原理与应用必修或选修课程，这两门课程是数据挖掘的核心。因此，适当地调整教学目标，将数据挖掘作为一门选修课程为经管类专业本科学生开设是完全可行的。
2 教学过程中存在的问题
笔者在为经管类专业本科生开设数据挖掘课程的过程中，往往遇到两个问题。
1）课程较强的理论性与学生知识结构缺陷之间的矛盾问题。数据挖掘这门课程涵盖了统计学、数据库原理、机器学习、信息论和时间序列等众多内容，课程教材中有较多的公式推导和算法分析，因此课程的理论性较强。然而，经管类专业本科生之前只是学习了统计学和数据库原理与应用两门课程，机器学习等其他课程知识均没有涉及到，因此在学习数据挖掘课程时会感到内容难度较大，障碍较多。
2）理论教学与实验教学学时合理分配的问题。由于数据挖掘课程通常是作为选修课安排在经管类专业本科生培养计划中，总学时数相比学位课程要少，只有32学时。正如前文所述，这门课程包含的内容多、难度大，因此必须要保证足够的理论教学学时数量。同时，数据挖掘又是一门应用性较强的课程，特别是对于经管类专业本科生来说，一定要安排足够的实验教学学时，让学生在实践中提高分析问题和解决问题的能力。在较少的总学时约束条件下，如何合理地分配理论教学学时和实验教学学时是课程教学遇到的又一个问题。
针对经管类专业本科生开设数据挖掘课程时遇到的矛盾问题，将这门课程的教学目标确定为：掌握数据挖掘基本流程和经典算法的基本原理，熟练运用数据挖掘软件工具，分析和解决商业应用问题。课程教学目标指出，为经管类专业本科生开设数据挖掘课程的目的是培养学生利用数据挖掘这种工具论文导读：2）重点介绍经典算法。针对经管类专业本科生在学习数据挖掘课程时感到内容难度较大这一问题，且考虑到课程的理论授课学时有限，笔者对原有的数据挖掘内容进行了适当的精简。数据挖掘包含数十种挖掘算法，删除复杂和难度大的数据挖掘算法，针对每种挖掘任务重点介绍其经典算法
去分析和解决商业应用问题的能力，而不是要求学生具备数据挖掘算法设计能力。因此，对于经管类专业本科生来说，实验教学和理论教学同等重要。在课程教学大纲中应将理论教学学时和实验教学学时设置为各16个学时。
3 教学内容设计
用16个学时来介绍数据挖掘课程的理论知识点，这就要求教师能够为经管类专业本科生精心挑选知识点，“量身”教学内容。
1）以应用为目的设计教学内容。根据经管类专业本科生数据挖掘课程的教学目标，本门课程在教学过程中应注重培养学生应用数据挖掘分析问题和解决问题的能力，这就要求教师能够围绕数据挖掘的整个应用过程来安排教学内容。数据挖掘的应用过程包括数据收集、数据预处理、模型构建和知识评价四个主要步骤。数据收集步骤是指准备数据挖掘的对象——数据源，有的数据源是一个数据文件或者是数据库中的一张关系表，但对于具体的商业应用来中国论文中心www.7ctime.com
说，数据源往往是来源于同一个或不同数据库中的多张关系表，或者是多个数据文件，这时需要对数据源进行集成，甚至是构建数据仓库；数据预处理步骤是指通过数据清洗、数据集成、数据变换和数据归约等操作为数据挖掘任务提供干净、准确和简洁的数据，提高数据挖掘效率和挖掘结果的质量，它是数据挖掘中非常重要的环节；模型构建步骤是指选用数据挖掘算法在预处理后的数据集上构建挖掘模型的过程，关联、分类、聚类和回归分析是数据挖掘中四个主要的挖掘任务，每个挖掘任务又对应了多个挖掘算法；知识评价步骤是指采用各种统计指标对挖掘结果进行评价，以发现有价值的知识。由于不同挖掘算法得出的挖掘结果表现形式不同，知识评价应针对具体挖掘算法进行，因此知识评价步骤要安排在每个挖掘算法介绍完之后。 2）重点介绍经典算法。针对经管类专业本科生在学习数据挖掘课程时感到内容难度较大这一问题，且考虑到课程的理论授课学时有限，笔者对原有的数据挖掘内容进行了适当的精简。数据挖掘包含数十种挖掘算法，删除复杂和难度大的数据挖掘算法，针对每种挖掘任务重点介绍其经典算法。例如，关联挖掘中的Apriori算法，实现分类挖掘的决策树算法，实现回归分析的最小二乘法以及聚类分析的k-means算法。对于神经网络、贝叶斯分类、时间序列挖掘和Web数据挖掘等难度较大或内容拓展性算法，在介绍相关章节时略提一下，并鼓励有兴趣的学生在课余时间自学。
3）增加商业案例。数据挖掘是一门技术性较强的课程，一般的教材往往注重理论，相关案例较少，因而不容易激发学生的学习热情[3]。为了帮助经管类专业本科生增加对课程中各种挖掘任务的感性认识，同时也是为了激发学生对本门课程的学习兴趣，笔者在讲授过程中增加了若干关于数据挖掘的幽默故事、经典案例和在各行业中的应用案例，通过分析案例加深学生对算法应用的理解。例如，在介绍关联挖掘任务时给学生们引入“啤酒与尿布”的故事；在介绍分类挖掘任务时讲解客户流失分析的应用案例；在介绍聚类挖掘任务时分析客户细分的应用案例。
基于上述分析，笔者为经管类专业本科生开设的数据挖掘课程教学内容具体如下。
第一章为绪论，主要是对数据挖掘技术作概括性描述，让学生对数据挖掘定义、与数据仓库的关系、研究热点以及发展趋势形成感性认识。本章内容分配2个理论教学学时。
第二章为数据仓库，主要内容包括数据仓库的定义与特征、数据仓库的数据组织、数据模型、总体结构和设计等原理性知识点，以及联机分析处理（OLAP）的基本概念和分析操作等基本知识。本章内容分配2个理论教学学时。
第三章为数据预处理，主要介源于：论文开题报告范文www.7ctime.com
绍数据清洗、数据集成、数据转换以及数据归约等数据预处理的基本步骤和常见方法。本章分配3个理论教学学时。
第四章至第七章围绕数据挖掘的4个重要任务——关联、分类、聚类和回归分析，在介绍每种挖掘任务基本概念的基础上，重点介论文导读：进行了积极的教学探讨和实践，学生反映非常好。在今后的教学工作中，要不断实践，不断总结，进而不断改进和提高数据挖掘课程的教学质量。参考文献刘云霞.统计学专业本科生开设“数据挖掘”课程的探讨.吉林工程技术师范学院学报，2010，上一页1234下一页
绍经典算法的基本原理和挖掘结果评价方法，以及每个挖掘任务在具体行业的应用案例。第四章至第六章每章内容分别分配3个理论教学学时，第七章内容分配2个学时。
4 实验项目设计
数据挖掘是一门与实际应用结合紧密、实践性较强的课程。为了加深学生对数据挖掘理论知识点的理解，锻炼和提高学生的实际动手能力，必须结合实验进行教学。数据挖掘课程的理论教学和实验教学构成一个完整的整体，缺一不可[4]。实验教学要充分调动学生的主动积极性，而不是简单地让学生进行验证式的操作实验或仅仅局限于机械地使用、熟悉某种软件工具。
笔者针对课程知识点设计了4个实验项目，每个实验项目分配4个实验学时。
第一个实验项目为数据仓库构建，实验软件是SQL Server 2000，它提供了一套完全的数据库和数据分析解决方案，其中的Analysis Service 组件支持数据仓库的创建和应用，并提供OLAP联机分析操作。构建数据仓库的数据源来自SQL Server 2000的样例数据库Northwind，Northwind是一家虚构的公司，从事世界各地的特产食品进出口贸易。Northwind数据库包含有这家公司的销售数据，数据内容多，数据量大，数据结构贴近企业的真实数据，符合实验要求[5]。实验包含4个步骤：（1）理解业务数据，确定分析主题。Northwind数据库中的表非常多，需要理清各关系表的内容及其相互间的关联，在此基础上确定感兴趣的主题；（2）围绕分析主题，将主题相关的关系表通过企业管理器中的DTS进行清洗和转换，为数据仓库提供合适的数据；（3）使用Analysis Server向导，建立多维数据集；（4）基于构建好的多维数据集，对数据进行切片、切块、钻取、聚合和旋转等各种OLAP分析操作。
第二至第四个实验项目均是基于Clementine12.0等数据挖掘工具，通过构建数据挖掘模型分析具体商业问题。其中，第二个实验项目为关联挖掘的综合实践，要求学生运用关联挖掘经典算法Apriori分析移动产品交叉销售；第三个实验项目为分类挖掘的综合实践，要求运用决策树算法进行电信客户流失分析；第四个实验项目为聚类挖掘的综合实践，要求运用聚类经典算法K-means进行电信客户细分分析。上述三个综合实验项目都要求学生首先能够分析具体应用问题，然后进行数据预处理、构建数据挖掘模型，并对挖掘结果进行分析和讨论，以锻炼学生数据挖掘的思维体系和数据分析能力。
5 教学方案实施
在教学方案实施过程中，着重营造活跃的课堂教学氛围，重视对课后作业的指导，以期提高课堂教学效果。考虑到经管类专业本科生的知识背景和本门课程的特点，在每次课堂上都会抛出一个思考题，要求学生们运用所学理论联系身边实际展开讨论。例如，在介绍完第一章后设计了一个讨论题：如何运用数据挖掘帮助电信企业提高竞争优势？学生讨论得很热烈，也得出了多个答案。由于本门课程课堂讲授学时较少，为了帮助学生复习、巩固及应用所学内容，课程每章节后都安排了课外作业，并就其中的难点进行指导和讲解。实验过程中，着重培养学生的独立性和数据分析能力。首先向学生讲授清楚实验具体要求和注意事项，然后放手让学生自己去做，遇到问题先鼓励学生自己思考解决，实在有困难再稍加指点。实验结束后，要认真分析实验结果，完成实验报告。选择实验数据时要考虑到数据是否符合现实情况且能够突出所分析的问题。除实验以外，其它实验项目均采用SPSS产品培训过程中所用的相关数据，数据量大小适中，适合在实验课上使用，而且这些数据与真实数据的差异小，有助于提高学生解决现实问题的能力。数据挖掘课程的教学方案已实践了5年，其间不断进行经验总结和探索，无论从近几年选修本门课程的学生人数还是从课堂上学生的反映和学习气氛看，本门课程都取得了很好的课堂教学效果。
6 结束语
数据挖掘作为一门技术性和应用性较强的课程，对优化经管类专业本科学生的知识结构、扩展学生的专业应用领域有着重要的作用。笔者结合自己的教学经验，对经管类专业本科生数据挖掘课程的教学内容和实验环节等方面进行了积极的教学探讨和实践，学生反映非常好。在今后的教学工作中，要不断实践，不断总结，进而不断改进和提高数据挖掘课程的教学质量。
参考文献
刘云霞.统计学专业本科生开设“数据挖掘”课程的探讨[J].吉林工程技术师范学院学报，2010，论文导读：.统计教育，2006，（9）：25-27，34.韦艳艳，张超群.“数据仓库与数据挖掘”课程教学实践与探索.高教论坛，2011，（1）：94-9

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李志勇，王翔，喻军.信息管理专业数据挖掘课程教学探讨[J].管理工程师，2012，（4）：66-68.
[3]刘昆宏.浅谈本科阶段数据挖掘课程设置[C]//In Proceedings of 2010 Third International Conference on Education Technology and Trainning，Wuhan，2010：4-5.
[4]李正辉.数据挖掘课程实验总体框架设计[J].统计教育， 2006， （9）：25-27，34.
[5]韦艳艳，张超群.“数据仓库与数据挖掘”课程教学实践与探索[J].高教论坛，2011，（1）： 94-96.